專利名稱：直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種氣溶膠在動態(tài)情況下的流速的檢測裝置，尤指一種直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞。
背景技術：
氣溶膠是空氣中懸浮的固態(tài)或液態(tài)顆粒的總稱，其是能長時間懸浮于氣相介質中的液體或固體離子的集合。隨著工業(yè)的發(fā)展在許多工序中都會有意無意的有產(chǎn)生氣溶膠的階段，例如給料在通過火焰、激光或燃爐的時候就可能為氣溶膠的生成提供合適的粒子。無論是研究氣溶膠對人體健康的風險評估還是控制生產(chǎn)過程要產(chǎn)生合乎要求的氣溶膠體系都需要人們借助很多工具來理解和測量氣溶膠，然而有些情況以現(xiàn)有的測量方式無法直接檢測生成的氣溶
膠，這就需要模擬這些特殊條件下的氣溶膠生成過程采用一定的中間技術手段使其可以用常規(guī)儀器測定，如飛行測量焰條燃燒的核粒子尺度譜相當困難，常規(guī)手段無法測量。國內傳統(tǒng)的催化劑采樣方法是將藥樣在燃燒室燃燒，靜態(tài)采樣，這樣測出的結果與實際動態(tài)的檢測結果有一些出入，不精確。
氣溶膠檢測的關鍵技術是等速釆樣。美國NCAR的檢測風洞是在動態(tài)下的檢測，其代表了當前的世界水平。該檢測風洞燃燒段直徑25. 4厘米，長1.5米，設計風速為40米/秒，焰條全尺寸正壓、等速取樣，但是采用正壓檢測，采樣嘴對著氣溶膠氣流采樣時，由于氣溶膠顆粒慣性的作用，流入釆樣嘴的氣溶膠流速大于風洞中流速時，會使結果偏低，反之則偏高。因此采用正壓檢測結果仍然不精確。
因此需要設計一種風洞系統(tǒng)來模擬測量動態(tài)條件下的氣溶膠，例如模擬焰條在機載條件下的燃燒環(huán)境，并精準測量焰條燃燒的核粒子尺度譜。
實用新型內容
本實用新型的目的在于提供一種直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞，其可以模擬在機載條件下不同風速時精準測出的焰條燃燒的核粒子尺度譜、且其風速可調適用范圍廣泛、
便于操作。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術解決方案為 一種直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞，其中該檢測風洞包括空氣過濾系統(tǒng)、風洞洞體和抽吸式稀釋器；
所述空氣過濾系統(tǒng)包括若干個空氣過濾器及一個無級調速鼓引風機，所述鼓引風機上設有若干個進氣口，所述各進氣口與各空氣過濾器連接，所述鼓引風機上設有一個出氣口；
4所述風洞洞體包括燃燒段和擴散段，所述燃燒段由空心圓柱管及設置于空心圓柱管內的催化劑裝置組成，所述催化劑裝置包括拉手、座蓋、導流錐體、支撐架、定位頂絲及催化劑，所述座蓋與空心圓柱管上的長槽形狀相吻合，所述座蓋下面設置有一組支撐架，所述各支撐架均由一連接桿與一環(huán)形定位環(huán)連接構成，所述各定位環(huán)位于同一水平直線上，所述催化劑穿置于各定位環(huán)上，所述催化劑一端與導流錐體呈同軸線連接，所述各定位環(huán)上分別設置有三個定位頂絲，且三個定位頂絲呈圓周分布于定位環(huán)上，所述導流錐體、支撐架、定位頂絲及催化劑均設置于空心圓柱管內，所述擴散段為空心柱體，擴散段為空心柱體，其一端為直排端，另一端為漸縮口，所述擴散段與燃燒段通過法蘭連接，所述燃燒段與鼓引風機連接，所述擴散段的另一端與抽吸式稀釋器連接，所述空心圓柱管內腔與所述擴散段內腔分別設計有與第一、第二皮托管連通的測速安裝口；
所述抽吸式稀釋器包括等速采樣頭、采樣直管、稀釋腔、第一空氣過濾器及稀釋風機，所述采樣頭、采樣直管、稀釋腔從左到右依次連接，采樣頭伸入所述擴散段內，所述稀釋腔左腔與第一空氣過濾器連接，稀釋腔的右腔與稀釋風機連接；所述稀釋腔的右端設有可擴展負壓取樣口。
本實用新型直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞，其中所述空氣過濾器包括外殼、濾芯模塊、密封圈、壓緊濾芯模塊的頂絲及防濾芯模塊變形的墊板，所述外殼為空心錐體，其左側進氣口面積大于右側出氣口面積，所述外殼左側連接有濾芯模塊，所述濾芯模塊與外殼通過頂絲連接在一起，所述外殼與濾芯模塊之間設置有密封圈，所述頂絲與濾芯模塊之間設置有墊板。
本實用新型直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞，其中所述座蓋與所述空心圓柱管之間設有橡膠密封圈。
本實用新型直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞，其中所述空氣過濾系統(tǒng)的鼓引風機上的各進氣口與各空氣過濾器之間、所述燃燒段與鼓引風機之間、所述稀釋腔與稀釋風機之間及所述稀釋腔與第一空氣過濾器之間分別通過第一橡膠軟管、第二硬橡膠管、第三橡膠軟管、第四橡膠軟管固定連接，所述第一橡膠軟管、第二硬橡膠管、第三橡膠軟管、第四橡膠軟管的外分別卡固有第一、第二、第三、第四金屬卡箍。
本實用新型直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞，其中所述鼓引風機釆用離心式風機。
本實用新型直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞，其中所述燃燒段、擴散段與法蘭之間設置有O型密封圈。
本實用新型直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞，其中所述燃燒段的空心圓柱管為內腔拋光的不銹鋼管。
本實用新型直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞，其中所述座蓋上設有橡膠密封圈，其與燃燒段的長槽密封連接，所述空心圓柱管與催化劑裝置之間通過圓柱管的長槽外周的彈簧卡扣拉緊密封。
采用上述方案后，本實用新型直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞通過空氣過濾系統(tǒng)的鼓引風機的驅動使得純凈的氣流均勻平行穩(wěn)定、便于進行動態(tài)顯示實驗；風速的可以無級調速，風速均勻性和重復性好，最大風速可達120米每秒，可模擬大多數(shù)人影作業(yè)飛機的飛行速度，實用范圍更廣；采用了負壓、同軸等速等氣溶膠取樣技術，最大限度減少了取樣過程中氣流對氣溶膠粒度分布的影響，提高采樣的可信度和精度。

圖1是本實用新型直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞的結構示意圖；圖2是本實用新型的燃燒段結構示意圖；圖3是本實用新型的燃燒段結構左視圖；圖4是本實用新型的空氣過濾器的結構示意圖。
具體實施方式

請參閱圖1所示本實用新型直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞的結構示意圖，該檢測風洞包括空氣過濾系統(tǒng)1、風洞洞體2和抽吸式稀釋器3;
空氣過濾系統(tǒng)1包括7個0. 3微米的D0P (鄰苯二甲酸二辛脂)過濾效率為99. 99%的空氣過濾器11 (圖中只示出5個)及一個無級調速鼓引風機12，鼓引風機12上設有7個凸出的進氣口 121，各進氣口 121上分別通過第一橡膠軟管4與一個空氣過濾器11固定連接，第一金屬卡箍8卡固在第一橡膠管4外。此7個空氣過濾器11并排裝在風機進氣口處。鼓引風機12采用45千瓦三相電機驅動的離心風機，其可以進行無級調速，提供均勻、穩(wěn)定的風速。鼓引風機12上設有一個出氣口 122;
風洞洞體2包括燃燒段21和擴散段22，結合圖2及圖3的本實用新型的燃燒段結構示意圖及左視圖所示，燃燒段21由內腔拋光的不銹鋼管空心圓柱管211及催化劑裝置212組成，燃燒段21內徑為176毫米，長2300毫米，其最大風速達120米/秒，可模擬大多數(shù)人工作業(yè)飛機的飛行速度。催化劑裝置212包括拉手2121、座蓋2122、導流錐體2123、支撐架2124、定位頂絲2125及催化劑2126，座蓋2122與空心圓柱管211上的長方體凸起的內長槽2111形狀相吻合，座蓋2122上設有橡膠密封圈40，座蓋2122與空心圓柱管211是通過空心圓柱管211上凸起的長方體內長槽2111外周的彈簧卡扣拉緊密封。座蓋2122下面設置有三個支撐架2124，各支撐架2124均由一連接桿21241與一環(huán)形定位環(huán)21242連接構成，各定位環(huán)21242位于同一水平直線上，催化劑釆用焰條2126，焰條2126穿置于各定位環(huán)21242上，焰條2126—端與導流錐體2123呈等軸線連接，各定位環(huán)21242上分別設置有三個定位頂絲2125，且三個定位頂絲2125呈圓周分布于定位環(huán)21242上，導流錐體2123、支撐架2124、定位頂絲2125及焰條2126均設置于空心圓柱管211內，擴散段22為內部拋光的不銹鋼管。該擴散段22由左段為空心圓臺段221與右段為空心圓柱段222 —體構成，與燃燒段21連接的一端直徑小于另一端直徑，燃燒段21與擴散段22之間通過法蘭23連接，燃燒段21 、擴散段22與法蘭23之間設置有O型密封圈26?？招膱A柱段222內徑為386.5毫米，長4600毫米，其長度與內徑比值大于10以滿足氣溶膠采樣要求。燃燒段21與鼓引風機12的凸出的出氣口 122之間通過第二硬橡膠管5連接，第二金屬卡箍9卡固于第二硬橡膠管5外。擴散段22的另一端與抽吸式稀釋器3連接，空心圓柱管211內腔與擴散段22內腔分別與第一、第二皮托管24， 25連通；
如圖1所示本實用新型直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞的結構示意圖，抽吸式稀釋器3包括等速采樣頭31、釆樣直管32、稀釋腔33、第一空氣過濾器34及稀釋風機35，采樣頭31、采樣直管32、稀釋腔33從左到右依次連接，采樣頭31伸入擴散段22內，稀釋腔33左腔通過第四軟管7與第一空氣過濾器34連接，第四金屬卡箍30卡固于第四軟管7外。稀釋腔33的右腔通過第三橡膠軟管6與稀釋風機35固定連接，第三金屬卡箍10卡固于第三橡膠軟管6外。稀釋腔33的右端設有取樣口331，該抽吸式稀釋器3根據(jù)操作的實際情況或采用相應的等速釆樣頭31。
如圖4所示本實用新型的空氣過濾器的結構示意圖，空氣過濾器ll包括外殼lll、濾芯模塊112、密封圈113、壓緊濾芯模塊的頂絲114及防濾芯模塊變形的墊板115，外殼111為空心錐體，其左側進氣口面積大于右側出氣口面積，外殼111左側連接有濾芯模塊112，濾芯模塊112與外殼111通過頂絲114連接在一起，外殼111與濾芯模塊112之間設置有密封圈113，頂絲114與濾芯模塊112之間設置有墊板115。
本實用新型直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞工作時，各空氣過濾器11將吸入的空氣過濾凈化后得到的潔凈空氣經(jīng)離心式鼓引風機12吸入燃燒段21，燃燒段21內的焰條2126點燃，產(chǎn)生的氣溶膠粒由燃燒段21吹到擴散段5，由于燃燒段21內壁光滑且為圓柱形，這樣保證整個風洞中氣流平穩(wěn)的中心點保持不變，導流錐體2123和長方體凸起的內長槽2111的設計可以有效降低對氣流的影響。在燃燒段21和擴散段22上分別用第一皮托管24及第二皮托管25測量氣溶膠粒流速動壓差，經(jīng)溫度、濕度和馬赫數(shù)訂正后得到真實速度。在擴散段22尾部連接的抽吸式稀釋器3，其上通過用葉輪風速表測量該抽吸式稀釋器的采樣直管32內及稀釋風機35出口的流速。在燃燒段21和擴散段22的溫度用鉑電阻傳感器測量風洞氣流溫度。在擴散段22的濕度用濕敏電阻測量風洞氣流濕度。用FSSP采樣器在抽吸式稀釋器3出口進行采樣，氣溶膠粒子測量直徑范圍為0.5~47微米，常用0.5-8.0微米，15個直徑間隔。通過這些結果準確測量該直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞的工作狀態(tài)，以便作為實際氣溶膠粒生成演示的參考，供實際工作作業(yè)使用，本實用新型燃燒段的最大風速達120米/秒，可模擬大多數(shù)人工作業(yè)飛機的飛行速度。可以模擬在機載條件下不同風速時精準測出的焰條燃燒的核粒子尺度譜、且其風速可調適用范圍廣泛、便于操作。
以上所述實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本實用新型的權利要求書確定的保護范圍內。
權利要求1、一種直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞，其特征在于該檢測風洞包括空氣過濾系統(tǒng)(1)、風洞洞體(2)和抽吸式稀釋器(3)；所述空氣過濾系統(tǒng)(1)包括若干個空氣過濾器(11)及一個無級調速鼓引風機(12)，所述鼓引風機(12)上設有若干個進氣口(121)，所述各進氣口(121)與各空氣過濾器(11)連接，所述鼓引風機(12)上設有一個出氣口(122)；所述風洞洞體(2)包括燃燒段(21)和擴散段(22)，所述燃燒段(21)由空心圓柱管(211)及設置于空心圓柱管(211)內的催化劑裝置(212)組成，所述催化劑裝置(212)包括拉手(2121)、座蓋(2122)、導流錐體(2123)、支撐架(2124)、定位頂絲(2125)及催化劑(2126)，所述座蓋(2122)與空心圓柱管(211)上的長槽(2111)形狀相吻合，所述座蓋(2122)下面設置有一組支撐架(2124)，所述各支撐架(2124)均由一連接桿(21241)與一環(huán)形定位環(huán)(21242)連接構成，所述各定位環(huán)(21242)位于同一水平直線上，所述催化劑(2126)穿置于各定位環(huán)(21242)上，所述催化劑(2126)一端與導流錐體(2123)呈同軸線連接，所述各定位環(huán)(21242)上分別設置有三個定位頂絲(2125)，且三個定位頂絲(2125)呈圓周分布于定位環(huán)(21242)上，所述導流錐體(2123)、支撐架(2124)、定位頂絲(2125)及催化劑(2126)均設置于空心圓柱管(211)內，所述擴散段(22)為空心柱體，擴散段(22)為空心柱體，其一端為直排端，另一端為漸縮口，所述擴散段(22)與燃燒段(21)通過法蘭(23)連接，所述燃燒段(21)與鼓引風機(12)連接，所述擴散段(22)的另一端與抽吸式稀釋器(3)連接，所述空心圓柱管(211)內腔與所述擴散段(22)內腔分別設計有與第一、第二皮托管(24，25)連通的測速安裝口；所述抽吸式稀釋器(3)包括等速采樣頭(31)、采樣直管(32)、稀釋腔(33)、第一空氣過濾器(34)及稀釋風機(35)，所述采樣頭(31)、采樣直管(32)、稀釋腔(33)從左到右依次連接，采樣頭(31)伸入所述擴散段(22)內，所述稀釋腔(33)左腔與第一空氣過濾器(34)連接，稀釋腔(33)的右腔與稀釋風機(35)連接；所述稀釋腔(33)的右端設有可擴展負壓取樣口(331)。
2、 如權利要求l所述的直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞，其特征在于所述空氣 過濾器(11)包括外殼(111)、濾芯模塊(112)、密封圈(113)、壓緊濾芯模塊的頂絲(114) 及防濾芯模塊變形的墊板(115)，所述外殼(111)為空心錐體，其左側進氣口面積大于右 側出氣口面積，所述外殼(111)左側連接有濾芯模塊(112)，所述濾芯模塊(112)與外殼(111)通過頂絲(114)連接在一起，所述外殼(111)與濾芯模塊(112)之間設置有密封圈(113)，所述頂絲(114)與濾芯模塊(112)之間設置有墊板(115)。
3、 如權利要求2所述的直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞，其特征在于所述座蓋 (2122)與所述空心圓柱管(211)之間設有橡膠密封圈(40)。
4、 如權利要求3所述的直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞，其特征在于所述空氣 過濾系統(tǒng)(1)的鼓引風機(12)上的各進氣口 (121)與各空氣過濾器(11)之間、所述燃 燒段(21)與鼓引風機(12)之間、所述稀釋腔(33)與稀釋風機(35)之間及所述稀釋腔(33)與第一空氣過濾器(34)之間分別通過第一橡膠軟管、第二硬橡膠管、第三橡膠軟管、 第四橡膠軟管(4， 5， 6， 7)固定連接，所述第一橡膠軟管、第二硬橡膠管、第三橡膠軟管、 第四橡膠軟管(4， 5， 6， 7)的外分別有第一、第二、第三、第四金屬卡箍(8， 9， 10， 30)。
5、 如權利要求4所述的直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞，其特征在于所述鼓引 風機(12)采用離心式風機。
6、 如權利要求5所述的直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞，其特征在于所述燃燒 段(21)、擴散段(22)與法蘭(23)之間設置有O型密封圈(26)。
7、 如權利要求6所述的直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞，其特征在于所述燃燒 段(21)的空心圓柱管(211)為內腔拋光的不銹鋼管。
8、 如權利要求7所述的直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞，其特征在于所述座蓋 (2122)上設有橡膠密封圈(10)，其與燃燒段(21)的長槽(2111)密封連接，所述空心圓柱管(211)與催化劑裝置(212)之間通過圓柱管(211)的長槽外周的彈簧卡扣拉緊密 封。
專利摘要一種直路式無級調速氣溶膠的動態(tài)檢測風洞，包括空氣過濾系統(tǒng)、風洞洞體和抽吸式稀釋器；空氣過濾系統(tǒng)包括若干空氣過濾器及一個無級調速鼓引風機，鼓引風機上設有若干與各空氣過濾器連接的進氣口和一個出氣口；風洞洞體包括燃燒段和擴散段，燃燒段包括空心圓柱管及設置于空心圓柱管內的催化劑裝置，擴散段為空心柱體，一端為直排端另一端為漸縮口，其與燃燒段通過法蘭連接，燃燒段與鼓引風機連接，擴散段另一端與抽吸式稀釋器連接，空心圓柱管內腔與擴散段內腔分別設計皮托管測速安裝口，本實用新型風速可調、適用范圍廣、便于操作、可模擬動態(tài)條件下的氣溶膠實驗，特別在模擬機載條件下焰條燃燒的核粒子尺度譜測量方面有極高應用價值。
文檔編號G01M9/02GK201331455SQ20082012457
公開日2009年10月21日 申請日期2008年12月25日 優(yōu)先權日2008年12月25日
發(fā)明者劉紅杰, 徐鳴之, 文 楊, 楊連英, 武玉忠, 晨 王, 王建平, 躍 陳 申請人:中國氣象科學研究院;劉紅杰;楊 文